蕭山國際機場軟弱地基超深地下連續墻施工質量控制*

方能榕，余國梁，王汝軍，鄢全科，陳 華，于正浩

(中國建筑第八工程局有限公司，上海 200112)

1 工程概況

杭州蕭山國際機場高鐵站位于浙江省杭州市蕭山區境內，是杭州鐵路樞紐總圖中規劃建設的重要客運節點之一，高鐵站位于蕭山機場內，與航空、地鐵、公路等多種交通方式共同構成杭州地區重要的綜合交通樞紐。其中，航站樓地下空間開發(即蕭山機場高鐵站)由地下2層組成，基坑周長1 914.3m，面積33 261.8m2，基坑深度21.12～28.059m，基坑圍護體系為1 200mm厚地下連續墻+內支撐。地下連續墻兩側槽壁加固采用φ850@600三軸攪拌樁。

本工程地下連續墻共計365幅，最大深度達72m，標準段單幅寬6m，相鄰接縫采用型鋼結構，鋼筋采用HRB400；混凝土強度等級為C35、抗滲等級為P8(見圖1)。

圖1 地下連續墻分區平面(單位：m)

2 水文地質條件

地質情況：蕭山國際機場高鐵站主要穿越的地基巖土層從上至下為：①1雜填土、①2素填土、①4淤泥質填土、③3粉砂、③粉砂夾淤泥質粉質黏土、③粉砂夾粉質黏土、⑥1-1淤泥質粉質黏土、⑥1-2淤泥質粉質黏土、⑧1粉質黏土、⑩1粉質黏土、1粉砂、圓礫、1粉質黏土、1細砂、2含黏性土圓礫、3圓礫。

地質水文條件施工影響分析：場地內①1雜填土、①2素填土。①2素填土的堆積時間短、呈松散狀，均一性差，工程性能差，地下連續墻施工開挖時槽壁易頸縮或坍塌；①1雜填土，局部含塊石，最大塊徑在50cm以上，母巖成分主要為砂巖、凝灰巖，對地下連續墻成槽影響較大。施工現場需先挖除整個場地的①1雜填土，再用素土分層夯實回填，再采取三軸攪拌樁槽壁加固措施。

由于③粉砂夾淤泥質粉質黏土、③粉砂夾粉質黏土、⑥1-1淤泥質粉質黏土、⑥1-2淤泥質粉質黏土為沼氣含氣層，地下連續墻成槽時易出現槽壁頸縮甚至塌孔，需提前采取沼氣釋放措施。

場區深度約50m以下分布大厚度中密～密實狀的圓礫層，其從上到下顆粒粒徑逐漸變大，最大粒徑>25cm，地下連續墻成槽存在一定困難，抓斗易磨損且施工速度較慢。地下連續墻施工前需選用合適的施工機械，并進行試成槽試驗。

3 工程難點及解決措施

因本工程地下連續墻施工位于改擴建機場內，周邊建筑物較多，且深度最高達72m，成槽質量要求高，垂直度控制難度大，同時地下連續墻墻趾施工時需進入圓礫層，機械選型及工效分析尤為重要。

由于地下連續墻設計深度較大，地下連續墻鋼筋籠質量最大可達70余t，鋼筋籠制作及吊裝過程控制也是重中之重。

3.1 導墻施工

導墻主要控制地槽垂直度、地下連續墻標高及分幅位置等眾多方面，由于本工程地下連續墻深度深、幅寬大，導墻的施工對后期地下連續墻的成品質量起著至關重要的作用，主要內容如下。

1)由于導墻施工的特殊性，導墻溝槽側壁土體是導墻澆搗混凝土時的單側土模，在導墻溝槽開挖時應嚴格控制其開挖深度，并防止側壁坍塌。

2)在導墻溝槽開挖至設計標高后，利用全站儀標識出溝槽中心線，控制槽內模板施工精度，保證地下連續墻開挖時的水平及空間位置準確無誤。

3)導墻為地下連續墻施工提供導向作用，導墻內的凈寬及壁面垂直度必須達到規范要求。導墻的混凝土澆筑完成并拆模后，需在導墻間安裝支撐，避免因土體位移導致導墻混凝土側壁移位。

4)導墻完成施工后，使用紅油漆在導墻頂面上畫出分幅線，并標識出單元槽段的幅號；安排專人日常觀察導墻間凈距、位移及沉降，成槽前做好復測工作。

3.2 泥漿制備

本工程土層多為砂質或淤泥質粉土，土體性能較差，地下連續墻施工時易出現塌孔或頸縮，為解決常規泥漿在地下連續墻施工中護壁性能、攜渣能力、穩定性等各方面的缺陷，本工程選用新型的復合鈉基膨潤土泥漿進行地下連續墻施工，泥漿性能指標如表1所示。

表1 泥漿性能指標

3.3 成槽機選型

在地下連續墻施工過程中，一個性能優異且適配性較高的施工機具不僅可縮短工期，還可減少施工質量問題的發生并提高經濟效益。本工程在機場內部施工，周邊建筑物多且鄰近機場飛機滑道，地下連續墻施工深度達72m，且考慮到地下連續墻后期需承受上部荷載的特殊性，地下連續墻樁端均進入圓礫層，施工難度較大。

考慮到上述問題，在綜合對比了傳統抓斗式、回旋式和沖擊式等地下連續墻成槽機械的施工成本及工效后，本工程決定先行采用金泰SG70型抓斗式成槽機進行地下連續墻試成槽施工。

根據本項目地下連續墻設計參數，地下連續墻幅寬6m，金泰SG70型成槽機抓斗最大張開尺寸為2.8m，故每幅槽段分為三抓依次抓土成槽，根據地下連續墻試成槽試驗，金泰SG70型成槽機在墻身長度72m情況下，成槽工效約為48h/幅，且成槽質量較好，垂直度通過超聲波檢測也符合1/300設計要求，地下連續墻鋼筋籠吊裝澆筑后混凝土充盈系數為1.04，綜合考慮相關因素，該機型符合現場施工相關工效及成本要求。

3.4 成槽施工

成槽是地下連續墻施工過程中最關鍵的一步工序，其占據整個地下連續墻施工周期的一大部分，多數地下連續墻質量問題或質量隱患均是由于成槽過程中管理人員疏忽大意導致。

本工程以“跳孔抓槽法”進行槽段施工，相鄰幅槽段開挖必須在上一先行幅混凝土澆筑完成后方可開挖。一幅槽段地下連續墻分3次開挖，本著先兩邊后中間的原則，成槽施工時，根據成槽機內置的垂直度儀表及自動糾偏裝置來確保槽壁垂直度偏差<1/300。成槽機抓斗入槽、出槽時，應按低速度、少擾動的原則，根據成槽機上的儀表及超聲波實測垂直度及時糾偏，應防止由于挖槽次序不當造成槽段失穩或局部坍落，成槽施工時應儲備槽段體積3倍的泥漿(見圖2)。

圖2 挖槽順序示意

成槽機在槽段轉角處抓挖時，會因其抓斗及斗齒不在成槽斷面內，導致槽段轉角內土體不能徹底挖除。因此，在施作導墻時，轉角處需根據所用成槽機端面形狀向外延伸30～40cm(轉角處導墻同理布設)，以免成槽斷面不足，妨礙鋼筋籠下槽。

槽段施工完成后需進行清基處理，采用泵吸法，直至孔底成渣≤100mm，但宜≤30min，清基完成后對槽段內泥漿進行檢測，每幅槽段檢測2處，檢測指標為：相對密度(1.03～1.10)、黏度(20～30s)、含砂率(≤7%)。

地下連續墻槽孔清基完成后，采用超聲波進行槽孔垂直度等相關參數的探測，并根據結果判定其成槽質量；對不符合要求的槽孔需及時進行處理和修復；若在波形圖上顯示塌方或頸縮現象，則需及時對成槽泥漿相關性能進行調整。每幅地下連續墻超聲波檢測取2個檢測點，聲波記錄中壁面最大凸出量或凹進量(以導墻面為掃描基準面)與槽段深度之比為槽壁垂直度，槽段開挖精度需符合相關標準及規范(見圖3)。

圖3 地下連續墻槽超聲波探測波形

使用測繩實測槽段左、右2個位置的槽底深度，取平均值為該槽段深度，如成槽機已挖至設計深度，但實測深度較小，則考慮孔底成渣過大，應使用成槽機在孔底反復抓挖幾次。

在成槽檢測完成后，為提高相鄰兩幅槽段地下連續墻接頭處的抗滲、抗剪性能，在地下連續墻鋼筋籠吊放前，要對先行幅地下連續墻鋼筋籠的工字鋼接縫處進行刷壁處理；刷壁使用特制鋼絲刷壁器，焊至抓斗兩側，在工字鋼處反復刷動后，用清水沖洗刷壁器直至無雜物，然后重復上述操作，根據刷壁器上的存泥量判斷刷壁效果，直至刷壁器提出槽段時無泥土即可停止。

在地下連續墻進行超聲波檢測及刷壁時，地下連續墻槽底已沉積部分泥沙，需用成槽機在槽底反復抓撩幾下，確保孔底成渣厚度<100mm。

3.5 鋼筋籠加工及制作

根據地下連續墻施工工藝及施工現場的實際情況，需在施工現場搭設鋼筋籠制作平臺，鋼筋籠制作平臺應注意控制首尾標高，根據設計圖紙內要求的主筋間距，保護層墊塊及預埋件位置做好相關標記，以保證鋼筋籠整體搭設精度符合要求。

在地下連續墻鋼筋籠加工時，鋼筋籠的縱向主筋及橫向水平筋交叉處需50%點焊，主筋采用機械連接，水平筋采用單面焊接，接頭位置保持同一斷面≤50%，其要求應滿足相關設計規范。主受力桁架筋與其他受力主筋及槽段兩端的豎、橫向主筋交點必須100%點焊；為保證鋼筋籠澆筑后混凝土保護層厚度，需在地下連續墻鋼筋籠兩側均勻布置“幾”字形保護層墊塊。鋼筋籠使用的鋼筋應保證平直無彎曲，表面無銹、無污物。

3.6 回填砂袋及接頭箱吊放

本工程槽段間接頭用H型鋼方式連接，H型鋼與鋼筋籠焊接成整體吊放，然后采用在工字鋼外側依次回填裝袋碎石(或砂、泥土)、安放接頭箱、接頭箱背后填裝袋碎石(或砂、泥土)，其中裝袋回填槽底至導墻下18m左右范圍，接頭箱安放長度20m，其中插入槽段內長度約18m，接頭箱采用起重機吊放，吊放時緊貼工字鋼腹板，安放后用碎石或泥土裝袋回填接頭箱背后，回填高度至導墻下1.5m左右，防止混凝土由底部及側面流至接頭箱背面，如圖4所示。

圖4 安裝平面示意

3.7 混凝土澆筑

本工程地下連續墻墻體灌注使用水下C35混凝土，在混凝土澆筑過程中需安排專人對混凝土坍落度、和易性等材料性能進行檢查，保證澆灌過程順利。在鋼筋籠吊裝完成后要在4h內灌注混凝土，防止因槽壁內泥漿靜置時間過長導致泥漿性能變差，從而引發塌孔等不必要的質量問題。

混凝土澆灌時應連續且勻速，混凝土液面上升速度需>3m/h，因特殊原因終止澆筑時間間隔≤0.5h。混凝土灌注時，要確保導管埋入混凝土中長度保持在2～4m。混凝土澆筑速度不能過快，提升導管需及時同步，槽內由混凝土置換出的泥漿應及時采用泥漿泵抽入泥漿循環池，按相關泥漿指標當作循環漿或廢漿處理。混凝土灌注終止液面高度應在設計標高30～50cm以上，避免墻頂混凝土強度低于相關設計要求，混凝土澆筑后應保證充盈系數保持在1.05左右。

3.8 墻體后注漿

由于本工程部分地下連續墻需承擔上部結構荷載，部分墻體需墻趾注漿。在地下連續墻混凝土澆筑24h后進行注漿管壓水試驗，2～30d，開始對地下連續墻預埋注漿管注漿。注漿宜在相鄰槽段地下連續墻施工完成后進行，避免產生繞流現象。

本項目實際后注漿流量為≤45L/min，水灰比W/C=0.55(水泥采用42.5級普通硅酸鹽水泥)，每幅地下連續墻有4根注漿管，梅花形均勻布置在鋼筋籠上，注漿量為12t(每根3t)，終止注漿條件為：①每幅地下連續墻注漿量達到12t，各注漿管等量注漿，注漿壓力達到3MPa；②每幅地下連續墻注漿量達到設計值的75%，即9t，注漿壓力大于3MPa即可(見圖5)。

圖5 注漿管分布

4 質量問題及控制

4.1 槽壁塌孔

由于本工程地質情況較差，易產生槽內塌孔，所以在泥漿制備時便適當提高泥漿密度，形成較厚泥皮防止塌孔情況發生，如地下連續墻H型鋼處發生塌孔，地下連續墻澆筑時會增加混凝土繞流的概率，導致下一幅地下連續墻鋼筋籠下放前的刷鏟壁工作進行困難，且增加施工時間。同時，在鋼筋籠吊放過程中，一定要從慢、從穩，防止鋼筋籠端部碰撞槽壁導致坑內擾動從而發生大面積塌孔，發生此類情況很難處理，只能加長清孔時間，而清孔時間過長又會增加塌孔隱患，故此類質量問題應在施工過程中嚴格把控，避免承擔不必要的質量風險。

4.2 混凝土澆筑堵管

混凝土堵管在澆筑時非常常見，多因為混凝土坍落度過小、混凝土澆筑過程中未及時上提導管等原因導致，如堵管時間過長，且處理不當，嚴重時會造成已澆筑混凝土初凝，給地下連續墻施工造成極大質量隱患。

因此，在混凝土澆筑時，管理人員應全程旁站，及時跟蹤澆筑混凝土上升面及導管提升速度，避免此類問題出現。

4.3 混凝土充盈系數較小

混凝土的充盈系數是整個澆搗過程的質量體現，本工程超深地下連續墻混凝土澆筑充盈系數過小的原因主要為以下幾點。

1)鋼筋籠下放過程中，由于晃動導致籠體端頭觸碰到上部空樁端槽壁，導致槽壁泥土發生坍塌，后在地下連續墻槽底部沉淀堆積，再加上清孔不徹底導致孔底成渣過高造成充盈系數過小。

2)鋼筋籠下放完成在工字鋼外側填筑袋裝黏土或碎石時，底部砂袋部分破損或工字鋼底部空隙過大，導致泥沙由工字鋼外側流向內側，導致孔底成渣過大。

3)由于泥漿密度過小或周圍施工擾動，在混凝土澆筑過程中，地下連續墻槽壁產生一定程度的頸縮。

由于地下連續墻施工質量要求高，對于上述由于孔底成渣過小造成的地下連續墻施工充盈系數過小問題，一般考慮在后期墻底注漿時適當加大注漿量，以增強墻趾強度。

4.4 混凝土繞流

地下連續墻混凝土繞流可能導致下幅地下連續墻的鋼筋籠下放困難，拖延施工進度，施工過程中便應注重袋裝黏土的填裝壓實及接頭箱的放置，工字鋼兩側的土體坍塌可也能導致混凝土繞流至工字鋼外側。

目前針對地下連續墻繞流的處理方法主要是通過鏟壁器對繞流的混凝土進行剝離，從工字鋼脫落的混凝土塊落入槽底后，再由成槽機抓出。

4.5 過程把控

地下連續墻施工應建立嚴格的施工過程記錄，對每幅墻體的施工過程進行分析和管控，對有問題的墻體著重建立臺賬，以便后期補強或其他處理。

5 結語

本工程地下連續墻施工質量關系基坑施工安全及機場不停航運營，由于深度大、地質差且施工工藝繁雜，施工過程中的質量把控難度較大，如何做好過程質量控制、快速有效處理施工中的突發問題至關重要。本文基于杭州蕭山國際機場高鐵站工程，闡述了如何在軟弱地基條件下，對地下連續墻施工質量進行全面把控，分析了現場常見質量問題及防控措施，為今后類似工程提供借鑒。